'Science: Bactérias projetadas detectam câncer e diabetes na urina

A revista Science publicou nesta quinta-feira (28/05) um artigo de Robert F. Service sobre estudos para a detecção de duas das doenças mais temidas pelo ser humano.  "A maioria de nós pensa nas bactérias como o inimigo, mas cada um de nossos corpos abriga trilhões de micróbios, a maioria deles benéficos ou benignos. Agora já é possível adicionar dois novos amigos à lista. Esta semana, dois grupos de biólogos sintéticos que buscam reutilizar micróbios vivos em benefício do ser humano anunciaram a utilização de bactérias geneticamente modificadas para detectar câncer em ratos e diabetes em humanos".

Médicos tentam explorar os micróbios há mais de um século. Começando em 1891, um cirurgião americano de ossos chamado William Coley injetou colônias de bactérias em mais de 1000 pacientes esperando que elas pudessem reduzir tumores inoperáveis. O tratamento às vezes funcionava, em parte porque os micróbios buscavam preferencialmente tecidos com tumor, que é rico em nutrientes embora tenha poucas células imunes para derrubar qualquer patogênico. Mas os resultados foram irregulares, e com o aumento da radiação e quimioterapia, a abordagem deixou de ser utilizada. Mais recentemente, biólogos sintéticos começaram a modificar bactérias para lutar contra o câncer e outras doenças— desenvolvendo-as para esconder toxinas dentro de tumores, por exemplo. Duas dessas terapias até chegaram aos testes clínicos, embora nenhuma já tenha sido aprovada.

Bem menos esforço tem sido dirigido ao uso de bactérias como teste para doenças. Sangeeta Bhatia, um engenheiro biomédico no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) em Cambridge, e seus colegas trabalharam anteriormente na detecção de câncer usando nanopartículas de metal. Na presença de um tumor, as partículas liberariam fragmentos de proteínas chamados péptidos que poderiam ser detectados na urina. Infelizmente, diz Bhatia, o sinal foi muito fraco para servir como um claro indicador de doença. A equipe de Bhatia percebeu depois que as bactérias ofereceram uma opção potencialmente superior. Os pesquisadores sabiam que os micróbios com um gosto pelo tumor costuma penetrar as massas na medida em que crescem e se replicam. Então o grupo de Bhatia se juntou a uma equipe liderada por Jeff Hasty, um bioengenheiro na Universidade da Califórnia, em San Diego, para reprogramar bactérias que poderiam ser dadas a ratos e, na presença do câncer, produziriam um sinal luminescente com um simples teste de urina.

Eles começaram com uma inofensiva variedade de bactérias chamadas Escherichia coli Nissle 1917, que costuma ser adicionada a iogurtes e outros alimentos como um probiótico para promover uma saúde digestiva. Em primeiro, eles alimentaram a bactéria para os ratos e confirmaram que os micróbios atravessaram o intestino e colonizaram tumores no fígado. Eles desenvolveram as bactérias para produzir uma enzima natural chamada LacZ quando encontraram um tumor. Em seguida, os pesquisadores injetaram nos ratos compostos que eram precursores para emissores de luz. 

Essas eram moléculas de duas partes feitas de açúcar ligada à luciferina, uma molécula luminescente. Quando unidos, a dupla não emite luz, mas o LacZ age como um par de tesouras que corta as duas em duas partes. Então, nos ratos que tiveram câncer de fígado habitado pelo E. coli, o LacZ produzido pelos micróbios lançaram o componente luminescente, que foi então excretado na urina dos animais, fazendo essas amostras mudarem de amarelo para vermelho. E mais, Bhatia e seus colegas relataram na edição da Science Translational Medicine desta semana, enquanto técnicas convencionais de imagem lutam para detectar tumores de fígado menores do que 1 centímetro quadrado , essa abordagem foi capaz de encontrar tumores pequenos, de 1 milímetro quadrado.

Em um estudo separado também divulgado na edição atual da Science Translational Medicine, pesquisadores liderados pelo bioquímico estrutural Jerome Bonnet da Universidade de Montpellier na França seguiram uma estratégia ligada em detectar um sinal-chave de diabetes, como glicose elevada na urina de pacientes humanos. Os pesquisadores acrescentaram um circuito genético à bactéria para que assim produzissem uma grande quantidade de proteína fluorescente vermelha uma vez que a concentração de glicose em seu ambiente alcançasse um certo nível. Nesse caso, porém, a sobrecarga da equipe de E. coli não era injetada primeiro em pessoas, mas simplesmente adicionada a amostras de urina, onde produziram uma mudança de cor. Por enquanto, essa abordagem não é melhor do que um monitor padrão de glicose. Mas pelo fato do esquema de detecção pode ser redirecionado para detectar outros alvos, poderia servir como uma plataforma para uma ampla gama de diagnósticos futuros.

“Os dois são bons avanços para o campo,” diz Jim Collins, um biólogo sintético no MIT. Mas ele alerta que as duas abordagens continuam a anos de distância de serem aprovadas para o uso clinico. Tim Lu, que também é um biólogo sintético no MIT, concorda. “Quando tomado junto, esse par de papéis demonstra que a biologia sintética será útil não somente para a terapia mas para o diagnóstico também.” Isso pode dar uma reputação melhor para as bactérias no final das contas.